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无缝钢管超声涡流一体化自动检测系统的研究与开发

作　者: 商良辉
导　师: 魏燕定；周晓军
学　校: 浙江大学
专　业: 机械工程
关键词: 无缝钢管超声涡流检测系统定位定量模式识别数据可视化系统设计实验验证
分类号: TH878.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 71次
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内容摘要

无损检测技术在无缝钢管生产质量检测控制中占有极其重要的作用,随着现代工业科技的不断进步,对无损检测系统的要求也随之不断提升,研究和开发高效率、高精度、高可靠性能的检测系统,是近年来国内外无缝钢管检测系统研究的重点问题。其中超声、涡流、磁粉等检测技术已相继应用于管材检测中。论文结合无缝钢管超声涡流一体化自动检测系统的项目实际需要和具体的总体实现方案,对检测系统开发进行了研究,详细探讨了超声涡流的相关理论及一些机械、软件设计上的若干关键技术。第一章阐述了论文研究的工程背景及研究意义,介绍了无缝钢管超声涡流检测技术、研究现状和未来发展趋势,明确了本论文的主要工作内容和章节的安排。第二章有选择性地重点阐述了超声涡流检测的若干相关技术原理,对超声波探伤法的分类、波形变换和探头规格的选择进行讨论,介绍了涡流检测技术电磁感应、趋肤效应等对管材检测有相关联的技术参数,基于涡流探头的种类及系统开发考虑,确定涡流探头型号规格。第三章针对管材缺陷定位、定量的常规方法进行了分析说明,对此引出了本章无缝钢管检测系统的超声涡流定位定量方法,以及给出了缺陷图像的模式识别分析方法,利用裂纹、孔、气泡三种缺陷指出了缺陷分类判断的二叉树分析法,为下文的系统设计奠定基础。第四章结合以上几章的理论和关键技术指导,给出了检测系统的总体实现方案,并对系统的机械部分-探头架、龙门架、传动结构等做出了研究设计以及软件系统部分的主控程序、超声部分、涡流部分的设计做了详细讨论,最后对检测数据可视化处理及三维成像实现进行了阐述。第五章对已研制的系统进行实验并验证,参照国家检测标准逐项指标进行实验,确认了本系统的可靠性和有效性,可以投入今后无缝钢管检测生产使用,同时也给出了一种无缝钢管超声涡流检测系统可靠性验证方法。第六章对论文的工作内容和创新点进行了回顾和总结,并对未来的进一步工作研究提出了一些初步设想和展望。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
第一章绪论  11-19
  1.1 引言  11-12
  1.2 相关文献综述  12-16
    1.2.1 无缝钢管超声及涡流检测技术  12
    1.2.2 缝钢管超声涡流检测技术的研究现状  12-14
    1.2.3 超声涡流检测技术的发展趋势  14-16
  1.3 论文背景及研究意义  16-17
    1.3.1 论文的工程背景  16
    1.3.2 论文研究的意义  16-17
  1.4 论文研究的主要内容及结构  17-19
第二章超声涡流检测技术及相关理论  19-31
  2.1 引言  19
  2.2 缝钢管超声波检测技术  19-26
    2.2.1 超声波检测基本原理  19-20
    2.2.2 超声波波型分类  20-21
    2.2.3 超声波入射至钢管表面上的波型转换  21-22
    2.2.4 超声换能器  22-24
    2.2.5 超声波探伤频率选择  24
    2.2.6 缝钢管检测超声探头设计  24-26
  2.3 无缝钢管涡流检测技术  26-30
    2.3.1 涡流检测基本原理  26
    2.3.2 电磁感应及涡流的相关概念  26-28
    2.3.3 趋肤效应  28-29
    2.3.4 涡流检测的信噪比和分辨率  29-30
    2.3.5 涡流探头类别及选型  30
  2.4 本章小结  30-31
第三章无缝钢管检测缺陷定位及定量  31-47
  3.1 引言  31
  3.2 超声检测缺陷定位  31-36
    3.2.1 常规缺陷定位方法  31-33
    3.2.2 厚薄壁管内部缺陷分类及定位估算  33-36
  3.3 缺陷定量  36-44
    3.3.1 钢管涡流检测缺陷定量  37-40
    3.3.2 钢管超声检测缺陷定量  40-44
  3.4 缺陷图像的模式识别  44-46
  3.5 本章小结  46-47
第四章检测系统的研究及实现  47-67
  4.1 引言  47
  4.2 超声涡流检测系统总体实现方案  47-50
    4.2.1 系统分析  47
    4.2.2 总体实现方案  47-50
  4.3 机械系统结构  50-54
    4.3.1 机械系统主要结构  50-51
    4.3.2 探头架设计  51-52
    4.3.3 龙门架设计  52
    4.3.4 移动机座设计  52-53
    4.3.5 供水系统设计  53-54
  4.4 检测系统软件  54-64
    4.4.1 超声涡流主控程序软件  54-58
    4.4.2 超声波检测软件  58-61
    4.4.3 涡流检测系统软件  61-64
  4.5 检测系统三维成像实现  64
  4.6 本章小结  64-67
第五章无缝钢管超声涡流一体化自动检测系统实验及数据  67-83
  5.1 引言  67
  5.2 系统实验对象及检测标准  67-68
  5.3 超声波探伤实验过程及数据  68-77
    5.3.1 周向灵敏度差波动测试  68-70
    5.3.2 内外壁缺陷探伤测试  70-71
    5.3.3 信噪比测试  71-72
    5.3.4 漏误报率测试  72-73
    5.3.5 管端不可探区测试  73-74
    5.3.6 二小时后周向灵敏度波动测试  74-75
    5.3.7 二小时后信噪比测试  75-76
    5.3.8 综合测试结果总结  76-77
  5.4 涡流检测实验数据  77-82
    5.4.1 周向灵敏度差波动测试  77-78
    5.4.2 信噪比测试  78-79
    5.4.3 漏误报率测试  79-80
    5.4.4 管端不可探区测试  80
    5.4.5 二小时后周向灵敏度波动测试  80-81
    5.4.6 二小时后信噪比测试  81-82
    5.4.7 综合测试结果总结  82
  5.5 本章小结  82-83
第六章总结与展望  83-87
  6.1 总结  83-84
  6.2 展望  84-87
参考文献  87-93
攻读硕士学位期间发表(录用)的论文和参与的课题  93
  发表(录用)的论文  93
  参与的课题  93

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